(57)【要約】【課題】液晶表示パネルへ多相化された画像信号を供給する画像信号供給回路において、各画像信号の極性を１フレーム期間毎に反転させるための矩形波信号の印加用ドライブ回路の電流容量を低減化し、相同士での信号間クロストークを防止する。【解決手段】多相化された画像信号Ｓ1〜ＳNは各極性反転回路２-1〜Nへ入力されるが、各極性反転回路２-1〜Nは演算増幅器３を用いた反転増幅回路の構成を有している。演算増幅器３の反転入力端子には、直流を除去する容量Ｃ10と入力抵抗Ｒ2を介して画像信号Ｓiが入力されていると共に、プルアップ抵抗Ｒ4を介して直流電圧（ＶＣＯＭ）が印加されており、非反転入力端子には、ビデオ信号の周波数帯域の信号を除去するＲＣ型ＬＰＦ４を介して、１フレーム期間毎に前記ＶＣＯＭを中心電位として対称な電位をとる矩形波信号ＤＣ1／ＤＣ2が印加されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルが、複数の列信号電極と、複数の行走査電極と、前記列信号電極と前記行走査電極との各交差部にマトリクス状に配列したスイッチングトランジスタおよび画素電極を含む表示画素と、前記複数の列信号電極に表示信号を順次サンプリングするためにシフトレジスタ回路とスイッチング回路群を含む列信号電極駆動回路と、前記複数の行走査電極に行選択パルスを供給するシフトレジスタ回路を含む行走査電極駆動回路と、前記列信号電極を隣接するＮ本（≧２の自然数）の列信号電極毎にグループ化すると共に、前記各グループのＮ本の列信号電極の内の対応する列信号電極に前記スイッチ回路群を介して共通に接続されるＮ本の画像信号入力線とで構成されており、Ｎ系列の同時並列信号に変換された各画像信号を個別に設けた各極性反転回路によって１フレーム期間毎に極性が反転した各画像信号に変換して、前記液晶表示パネルの各画像信号入力線に供給する液晶表示パネルに対する画像信号供給回路において、
前記極性反転回路は演算増幅器を用いた反転増幅回路としての構成を備え、
前記演算増幅器は、
入力抵抗を介して前記画像信号が入力されていると共に、プルアップ抵抗を介して所定直流電圧が印加される反転入力端子と、
ビデオ信号の周波数帯域の信号を除去するＲＣ型ローパスフィルタを介して、１フレーム期間毎に前記所定直流電圧を中心電位とする対称な電位をとる矩形波信号が印加される反転入力端子と
を有することを特徴とする画像信号供給回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示パネルに対して多相化された画像信号を供給するための画像信号供給回路に係り、特に、各画像信号の極性を１フレーム期間毎に反転させるための矩形波信号印加用のドライブ回路を小さい電流容量で設計できるようにすると共に、相同士での信号間クロストークを防止するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置では、各画素に印加する画像信号を保持する補助容量（電荷保持容量）の周波数特性や、画素のオン／オフの切り換えを行うトランジスタのスイッチング特性の制約から、下記特許文献１，２，３に示されるように、画像信号をＮ相（Ｎは２以上の整数）に多相化させて伝送する方式が採用されており、それによって１相毎の動作速度を低減化させている。
【０００３】
図２（Ａ）は従来の液晶表示装置の一例を示す構成図である。同図において、液晶表示パネル５１には複数の列信号電極Ｄ1，Ｄ2，…Ｄnと行走査電極Ｇ1，Ｇ2，…Ｇmとが互いに直交する方向に形成されており、各電極Ｄ1〜Ｄn、Ｇ1〜Ｇmの各交差部には表示画素ＰＩＸが形成されている。この表示画素ＰＩＸは、図２（Ｂ）に示すように、スイッチングトランジスタＴrと、補助容量Ｃsと、図示しない表示画素電極と透明基板（共通電極）との間に封止された液晶表示体ＬＣＭとで構成されており、共通電極には共通直流電圧（ＶＣＯＭ）が印加されるようになっている。尚、図２（Ｂ）では列信号電極は代表してＤで表し、行走査電極は代表してＧで表している。
【０００４】
列電極駆動回路５２はシフトレジスタ回路５３およびスイッチ回路群ＳＷ1〜ＳＷnより構成され、スイッチ回路群ＳＷ1〜ＳＷnの入力側にはＮ本（この場合は４相に多相化されておりＮ＝４）の画像信号入力線Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4が各々水平方向に隣接する４画素ピッチおきに（４信号電極おきに）接続されている。隣接する４つのスイッチ回路を１グループとして、各スイッチ制御端子には前記シフトレジスタ回路５３の各段の出力線Ｂ(1)，Ｂ(2)，…Ｂ(n/4)が順番にグループ単位で接続されている。また、行走査電極駆動回路５４はシフトレジスタ回路で構成され、各段の出力線は各々行走査電極Ｇ1，Ｇ2，…Ｇmに接続され、各行走査電極Ｇ1，Ｇ2，…Ｇmは各々同一行に位置する表示画素ＰＩＸのスイッチングトランジスタＴrのゲート端子に接続されている。
【０００５】
また、液晶表示パネル５１には図示するように外部駆動回路６１が接続されている。この外部駆動回路６１はタイミング発生回路６２、駆動パルス生成回路６３、相展開回路６４、及び画像信号供給回路６５で構成されている。タイミング発生回路６２は前段から水平同期信号Ｈ、垂直同期信号Ｖを受け、これらに同期した水平、垂直およびクロック等のタイミング信号と、画像信号を並列相展開するのに必要なタイミング信号を発生する。前記駆動パルス生成回路６３はタイミング発生回路６２から水平、垂直、クロック信号を受け、液晶表示パネル５１の列電極駆動回路５２で用いる駆動信号ＨＳＴ（水平スタート信号），ＨＣＫ（水平シフトクロック信号）1，ＨＣＫ（水平シフトクロック信号）2および行走査電極駆動回路５４で用いる駆動信号ＶＳＴ（垂直スタート信号），ＶＣＫ（垂直シフトクロック信号）1，ＶＣＫ（垂直シフトクロック信号）2を生成する。
【０００６】
外部より入力される画像信号Videoは相展開回路６４により予め隣接するＮ個の表示画素に対応したＮ系列（図示例ではＮ＝４）の同時並列信号Ｓ1〜Ｓ4に変換される。即ち、この画像信号Videoは所定の時間間隙でサンプリングされて、各サンプリング値が前記画像信号入力線Ｌ1〜Ｌ4に対してサイクリック的に順に入力されるような形態で分配される。相展開した画像信号Ｓ1〜Ｓ4は画像信号供給回路６５によって１フレーム期間毎に極性が反転する交流化信号Ｓ1'〜Ｓ4'に変換され、その電圧が液晶表示パネル５１の画像信号入力線Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4に同時並列入力される。このように画像信号を１フレーム期間毎に変化する交流化信号に変換するのは、表示体である液晶を交流電圧で駆動することによって材料劣化や焼き付きを防止するためである。
【０００７】
そして、外部駆動回路６１から液晶表示パネル５１の列信号電極駆動回路５２のシフトレジスタ回路５３にＨＳＴ，ＨＣＫ1，ＨＣＫ2の各駆動パルスが供給されることにより、列信号電極駆動回路５２の構成要素であるシフトレジスタ５３が駆動され、各出力段Ｂ(1)〜Ｂ(n/4)に順次パルスが出力される。この列信号電極駆動回路５２のスイッチ群ＳＷ1〜ＳＷnはこのシフトレジスタ回路５３の出力により順次オンとなり、前記画像信号入力線Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4に並列入力される画像信号Ｓ1'〜Ｓ4'を隣接する４本の組（グループ）の列信号電極（Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4），（Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8），…毎に順次並列的にサンプリングする。このように、画像信号（表示信号）Ｓ1'〜Ｓ4'をＮ相の並列信号として処理することにより、シフトレジスタの駆動クロックレートおよび表示信号のレートを１／Ｎに低減することが可能であり、より高画素数の表示装置への対応を可能としている。
【０００８】
一方、前記外部駆動回路６１から行走査電極駆動回路５４にＶＳＴ，ＶＣＫ1，ＶＣＫ2の各駆動パルスを供給することにより、行走査電極Ｇ1，Ｇ2，…Ｇmには順次選択パルスが送出され、列信号電極Ｄ1〜Ｄnと行走査電極Ｇ1〜Ｇmの各交差部に設けられた表示画素ＰＩＸのスイッチングトランジスタＴrの各行を順次オン状態とする。その結果、列信号電極Ｄにサンプリングした表示信号がスイッチングトランジスタＴrを介して液晶表示体ＬＣＭに供給される。補助容量ＣsはスイッチングトランジスタＴrがオフの期間での液晶駆動電圧を保持し、高デューティ駆動を実現する目的で設けられている。
【特許文献１】特開平８−２９２４１６号公報
【特許文献２】特開平１１−１３３９３２号公報
【特許文献３】特開２００３−１４０６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前記画像信号供給回路６５は相展開された各画像信号Ｓ1〜Ｓ4を１フレーム期間毎に極性が反転した交流化信号Ｓ1'〜Ｓ4'へ変換して液晶表示パネル５１へ出力する回路であるが、一般的に図３に示すような回路構成を有している。但し、図２の画像信号供給回路６５は画像信号が４相に多相化されている場合のものであるが、図３に示す画像信号供給回路は画像信号がＮ相（Ｎは２以上の自然数）に多相化されている場合の構成であり、相展開回路を６４a、画像信号供給回路を６５aとして示してある。例えば、ＨＤＴＶ（１９２０×１０８０画素）の液晶表示装置では１６相程度（Ｎ＝１６）に多相化されている。
【００１０】
図３において、相展開回路６４aで多相化された画像信号Ｓ1〜ＳNが画像信号供給回路６５aに入力されているが、画像信号供給回路６５aには各画像信号Ｓ1〜ＳNを個別に処理する各極性反転回路２０-1〜Nが設けられている。各極性反転回路２０-1〜Nは同一構成からなり、入力される画像信号Ｓ1〜ＳNに含まれている直流成分を除去する容量Ｃ10と、直流成分除去後の画像信号にＶＣＯＭをバイアスとして印加する抵抗Ｒ10と、ＯＰアンプ（演算増幅器）３０を用いた非反転増幅回路とで構成されている。また、ＯＰアンプ３０の増幅度は抵抗Ｒ20，Ｒ30によって１＋（Ｒ30／Ｒ20）に設定されている。
【００１１】
ここで、ＶＣＯＭは上記のように液晶表示パネルの共通電極［図２（Ｂ）参照］に印加されている電圧であり、画面における液晶画面における真黒のレベル（又は真白のレベル）の基準をとなる電圧であって、液晶表示パネルの特性に対応して予め設定されている。また、抵抗Ｒ20に印加されているＤＣ1／ＤＣ2は、図４に示すように１フレーム期間毎にＶＣＯＭを中心電位とする対称な電位（ＤＣ1とＤＣ2）に切り換る直流電圧であり、例えば、ＶＣＯＭを＋６［Ｖ］とした場合に、ＤＣ1が＋７［Ｖ］、ＤＣ2が＋５［Ｖ］というような電位に設定されている。
【００１２】
そして、図３の各極性反転回路２０-1〜Nによると、ＯＰアンプ３０が非反転入力端子と反転入力端子とが同電位となるように動作するため、非反転入力端子側に供給された画像信号と同一の信号が反転入力端子側にも生じる。従って、抵抗Ｒ20には１フレーム期間毎に電流：Ｉ1＝（ＤＣ1−画像信号の電圧）／Ｒ20と電流：Ｉ2＝（ＤＣ2−画像信号の電圧）／Ｒ20が交互に流れるため、ＤＣ1／ＤＣ2を印加するドライブ回路は少なくとも電流：Ｎ＊Ｉ1とＮ＊Ｉ2の吐き出し／吸い込み能力を有している必要があり、波形のザグが無視できるようにするには、更に数倍のドライブ能力が要求される。例えば、１６相に多相化されている場合において前記電流は±３０［mＡ］程度になるが、ＤＣ1／ＤＣ2のドライブ回路としては±１００［mＡ］以上の吐き出し／吸い込み能力を要することになる。
【００１３】
また、ＤＣ1／ＤＣ2の印加用回路にノイズが混入すると全てが増幅出力に重畳するため、その回路のインピーダンスはビデオ信号の周波数帯域まで十分に低いことが必要である。即ち、そのインピーダンスが高いとＮ相全てが同時に駆動されるために相関クロストークが発生し、特にビデオ信号の周波数帯域でのインピーダンスが高いと相同士での信号間クロストークによって画質劣化が生じる。そこで、本発明は、ＤＣ1／ＤＣ2を印加するドライブ回路を小さい電流容量で設計できるようにし、また、信号間クロストークを低減化して画像品質の向上を図ることが可能な画像信号供給回路を提供することと目的として創作された。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、液晶表示パネルが、複数の列信号電極と、複数の行走査電極と、前記列信号電極と前記行走査電極との各交差部にマトリクス状に配列したスイッチングトランジスタおよび画素電極を含む表示画素と、前記複数の列信号電極に表示信号を順次サンプリングするためにシフトレジスタ回路とスイッチング回路群を含む列信号電極駆動回路と、前記複数の行走査電極に行選択パルスを供給するシフトレジスタ回路を含む行走査電極駆動回路と、前記列信号電極を隣接するＮ本（≧２の自然数）の列信号電極毎にグループ化すると共に、前記各グループのＮ本の列信号電極の内の対応する列信号電極に前記スイッチ回路群を介して共通に接続されるＮ本の画像信号入力線とで構成されており、Ｎ系列の同時並列信号に変換された各画像信号を個別に設けた各極性反転回路によって１フレーム期間毎に極性が反転した各画像信号に変換して、前記液晶表示パネルの各画像信号入力線に供給する液晶表示パネルに対する画像信号供給回路において、前記極性反転回路は演算増幅器を用いた反転増幅回路としての構成を備え、前記演算増幅器は、入力抵抗を介して前記画像信号が入力されていると共に、プルアップ抵抗を介して所定直流電圧が印加される反転入力端子と、ビデオ信号の周波数帯域の信号を除去するＲＣ型ローパスフィルタを介して、１フレーム期間毎に前記所定直流電圧を中心電位とする対称な電位をとる矩形波信号が印加される反転入力端子とを有することを特徴とする画像信号供給回路に係る。
【００１５】
本発明の画像信号供給回路では、多相化された画像信号を個別に処理する各極性反転回路が演算増幅器を用いた反転増幅回路の構成になっており、演算増幅器の反転入力端子側に画像信号が入力されている。そして、ＤＣ1／ＤＣ2のフレーム極性反転信号は入力インピーダンスが非常に高い演算増幅器の非反転入力端子に印加されているために殆んど電流が流れず、フレーム極性反転信号のドライブ回路に大きな電流の吐き出し／吸い込み能力を与える必要がない。そのため、ＲＣ型ローパスフィルタを設けても極性反転回路の動作に影響を与えず、そのＲＣ型ローパスフィルタを設けたことにより相同士での信号間クロストークが発生することを防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、液晶表示パネルに対して多相化された画像信号を供給する画像信号供給回路において、１フレーム期間毎に画像信号の極性を反転させるための矩形波信号を供給する印加用ドライブ回路の電流容量を小さく設計できるようにして製造コストの低減化を可能にする。また、前記矩形波信号を個別にＲＣ型ローパスフィルタを介して各極性反転回路に入力させることで相同士の信号間クロストークを防止し、以って画像表示品質の向上を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の画像信号供給回路の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は画像信号供給回路の電気回路図であり、図３の場合と同様に、画像信号供給回路１は相展開回路６４aから入力されるＮ相の画像信号Ｓ1〜ＳNを１フレーム期間毎に極性が反転した交流化信号Ｓ1'〜ＳN'へ変換して液晶表示パネル側へ出力する。
【００１８】
そして、図１と図３を比較すれば明らかなように、この実施形態の画像信号供給回路１の特徴は、図３における画像信号供給回路６５aの各極性反転回路２０-1〜NがＯＰアンプ３０を用いた非反転増幅回路の基本構成を有しているのに対して、各極性反転回路２-1〜Nが反転増幅回路の基本構成になっている点にある。
【００１９】
従って、この実施形態の画像信号供給回路１において、相展開回路６４aから極性反転回路２-i（i=1〜N）に入力された画像信号Ｓiは、容量Ｃ10で直流成分が除去された後、抵抗Ｒ2を介してＯＰアンプ３の反転入力端子へ入力されている。また、ＯＰアンプ３の反転入力端子には高抵抗Ｒ4を介してＶＣＯＭが印加されており、画像信号Ｓiにバイアス電圧を与えるようになっている。尚、この反転増幅回路の増幅度は抵抗Ｒ2，Ｒ3によって−（Ｒ3／Ｒ2）に設定されている。
【００２０】
一方、ＯＰアンプ３の非反転入力端子には、抵抗Ｒ1と容量Ｃ2とからなるＬＰＦ（ローパスフィルタ）４を介して、１フレーム期間毎にＤＣ1とＤＣ2の電位に切り換る直流電圧：ＤＣ1／ＤＣ2が印加されている。また、そのＤＣ1とＤＣ2はＶＣＯＭに対して図４に示した関係を有している。そして、ＬＰＦ４はビデオ信号帯域にある信号のみを効果的に除去することを目的としたフィルタであり、例えば、Ｒ1＝１００［Ω］、Ｃ2＝１５００［pＦ］としてカットオフ周波数が１［ＭＨz］程度に設定されている。
【００２１】
各極性反転回路２-iによれば、ＯＰアンプ３は１フレーム期間毎の入力端子間電圧である［ＤＣ1−（画像信号Ｓiの電圧＋ＶＣＯＭ）］と［ＤＣ2−（画像信号Ｓiの電圧＋ＶＣＯＭ）］とをそれぞれ−（Ｒ3／Ｒ2）倍した電圧を出力端子へ出力させる。その場合、ＯＰアンプ３は入力端子間電圧を０にするように動作して非反転入力端子に画像信号Ｓiが生じることになるが、非反転入力端子がＬＰＦ４の容量Ｃ2によって接地されているため、抵抗Ｒ1には殆んど電流が流れない。従って、たとえ画像信号が１６相（Ｎ＝１６）に多相化されていても、ＤＣ1／ＤＣ2印加用のドライブ回路における電流の吐き出し／吸い込み能力をそれほど大きくする必要はない。また、抵抗Ｒ1に流れる電流が微小であるため、ＬＰＦ４を挿入しても全体の回路動作には影響を与えない。
【００２２】
換言すれば、ＤＣ1／ＤＣ2印加用のドライブ回路に電流の吐き出し／吸い込み容量が小さいものを適用しても画像信号にザグが発生することはなく、また、ＤＣ1／ＤＣ2を各極性反転回路２-1〜Nへ印加する回路でビデオ信号帯域のノイズが混入しても前記ＬＰＦ４で除去できるため、相同士での信号間クロストークによる画質劣化を防止できる。そして、ＤＣ1／ＤＣ2印加用のドライブ回路が前記のように簡易な回路構成で実現でき、またＤＣ1／ＤＣ2の印加用回路のインピーダンスを考慮する必要がないことに基づいて、液晶表示装置をより安価に製造できることは言うまでもない。
【００２３】
尚、この実施形態では、各極性反転回路２-1〜NのＯＰアンプ３の反転入力端子に対するバイアス電圧及びＤＣ1／ＤＣ2の中心電位として液晶表示パネル側の共通電極に印加されているＶＣＯＭを利用しているが、極性反転後の画像信号Ｓ1'〜ＳN'はＶＣＯＭと関係がないため、他の定電圧源から得られる所定電圧を用いるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、多相化された画像信号を液晶表示パネルへ供給する画像信号供給回路に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態の画像信号供給回路の電気回路図である。
【図２】（Ａ）は従来の液晶表示装置の一例を示すブロック構成図、（Ｂ）は表示画素の電気回路図である。
【図３】従来技術の画像信号供給回路の電気回路図である。
【図４】共通直流電圧（ＶＣＯＭ）と１フレーム期間毎に切り換る直流電圧（ＤＣ1／ＤＣ2）の波形図である。
【符号の説明】
【００２６】
１，６５，６５a…画像信号供給回路、２-1〜N，２０-1〜N…極性反転回路、３，３０…ＯＰアンプ（演算増幅器）、４…ＬＰＦ（ローパスフィルタ）、５１…液晶表示パネル、５２…列信号電極駆動回路、５３…シフトレジスタ回路、５４…行走査電極駆動回路、６１…外部駆動回路、６２…タイミング発生回路、６３…駆動パルス生成回路、６４，６４a…相展開回路、Ｂ(1)〜Ｂ(n/4)…出力線、Ｃ2，Ｃ10，Ｃs…容量、Ｄ，Ｄ1〜Ｄn…列信号電極、Ｇ，Ｇ1〜Ｇm…行走査電極、ＨＳＴ…水平スタート信号、ＨＣＫ1，ＨＣＫ2…水平シフトクロック信号、Ｌ1〜Ｌ4…画像信号入力線、ＬＣＭ…液晶表示体、ＰＩＸ…表示画素、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ10，Ｒ20，Ｒ30…抵抗、Ｓ1〜ＳN，Ｓ1'〜ＳN'…画像信号、Ｔr…スイッチングトランジスタ、ＶＳＴ…垂直スタート信号、ＶＣＫ1，ＶＣＫ2…垂直シフトクロック信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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